Proteină de proiectare digerabilă pentru pacienții cu fenilcetonurie
Cu o proteină produsă biotehnologic care nu conține un anumit aminoacid, o echipă de cercetători dorește să îmbunătățească opțiunile nutriționale ale pacienților cu fenilcetonurie.
Un proiect german de cercetare pentru pacienții cu fenilcetonurie (PKU) nu promite vindecare, ci o calitate mai bună a vieții. Aproximativ la fiecare zece mii de copii din întreaga lume se naște cu această boală metabolică ereditară. Dacă nu este tratată, aceasta duce la tulburări severe de dezvoltare mentală. Motivul pentru aceasta este un exces de aminoacid fenilalanină, care apare deoarece corpul persoanei în cauză nu poate descompune blocul conținut în multe molecule de proteine. În cele din urmă, excesul de fenilalanină traversează bariera hematoencefalică în creier și provoacă daune acolo.
Doar fructe, legume și amestecuri de aminoacizi
Până în prezent, a existat o terapie la fel de simplă pe cât de inconfortabilă: restricții pe toată durata vieții asupra dietei. Cei afectați trebuie să evite ingerarea fenilalaninei, adică în mare parte sau, în cazuri individuale, chiar să evite complet toate tipurile de proteine naturale și să mănânce în esență fructe și legume. Proteinele care lipsesc pentru o dietă sănătoasă sunt completate sub formă de amestecuri de aminoacizi fără fenilalanină. Proiectul de cercetare „Phe-frei3”, care este finanțat de Ministerul Federal al Cercetării în cadrul programului „KMU-innovativ: Biotechnologie-BioChance” din martie 2019 până în februarie 2022 cu aproximativ 915.000 de euro, dorește să dezvolte un mod mai bun. Phe-frei3 reprezintă „producția biotehnologică a proteinei fără fenilalanină GSP105 pentru a îmbunătăți gestionarea dietei în fenilcetonurie”.
Institutul metaX pentru dietetică GmbH și o echipă de la Institutul Fraunhofer pentru biologie moleculară și ecologie aplicată (IME) și-au unit forțele pentru proiect. Scopul tău este să faci o proteină care nu conține fenilalanină, dar conține toți ceilalți aminoacizi importanți. „Mâncarea cu gust bun pentru pacienții cu PKU” descrie viziunea directorului metaX Bernhard Hoffmann și menționează ca exemple burgerii pentru paste și legume. „Amestecurile de aminoacizi și mai ales aminoacizii esențiali sunt foarte amari”, explică Yvonne Mücke, care coordonează cercetarea în cadrul proiectului la metaX. În plus, amestecurile de aminoacizi nu pot fi încălzite puternic sau altfel prelucrate în alimente, așa cum este posibil cu proteinele. Până acum au existat doar tablete, pulberi, băuturi și cel puțin bare cu amestecuri de aminoacizi. Cu toate acestea, gustul lor lasă încă de dorit în ciuda rețetelor îmbunătățite.
Căutați proteine fără fenilalanină
Prin urmare, partenerii de cercetare au căutat în baze de date o proteină care conține în mod natural doar o cantitate mică de fenilalanină. Folosind metode de inginerie genetică, au dorit apoi să schimbe aceste resturi de fenilalanină cu alți aminoacizi indispensabili. „Cu toate acestea, am observat rapid că proteina nu se va mai plia corect dacă am înlocui mai mult de doi sau trei aminoacizi”, își amintește cercetătorul IME, Stefan Rasche. Astfel, echipa a înăsprit criteriile de căutare. Un maxim de fenilalanină a fost permis să fie prezent, iar parametrii nutriționali și dimensiunea trebuiau să fie corecte - și, desigur, proteina țintă nu avea voie să fie toxică pentru oameni. „Am selectat 831.000 de secvențe și am primit doar 15 accesări”, relatează Rasche. Numai unul dintre acești candidați era complet lipsit de fenilalanină.
Cu toate acestea, s-a luat decizia pentru o proteină care părea mai atractivă în ansamblu - și înlocuirea unui singur aminoacid sa dovedit a fi fără probleme. Așa cum se spera, noua proteină este insipidă, ușor solubilă, stabilă chimic și, de asemenea, tolerantă la temperaturi ridicate - ideală pentru prelucrarea ulterioară. În plus, proteina este susceptibilă de enzime din grupul de proteaze, care vorbește pentru o bună digestibilitate. În același timp, totuși, acest lucru înseamnă, de asemenea, că singurele organisme de producție posibile sunt cele care au o activitate scăzută de protează, astfel încât proteina să nu fie distrusă din nou în timpul producției. „Am exprimat proteina în diferite microorganisme și, de asemenea, într-o tulpină de înaltă performanță”, relatează Rasche despre căutarea reușită.